不同形貌纳米LaFeO3的可控制备及气敏性能研究

本项目基于申请者近年来对钙钛矿型气敏材料研究的工作基础，提出以LaFeO3基气敏材料为研究对象，可控合成一系列不同形貌、结构的纳米LaFeO3材料，考查反应条件对产物形貌的影响，探讨不同形貌的纳米LaFeO3材料的生长机理，阐明材料结构调控对气敏性能的增强作用。重点研究为：将LaFeO3纳米颗粒在多种硬质模板的导向作用下组装成一系列多孔或中空结构，避免堆积团聚，以实现各个颗粒的有效利用，通过增大比表面积，提高对气体的灵敏度；通过构筑多孔结构，在多个尺度独立控制LaFeO3气敏材料各个孔道的结构、孔径尺寸、孔道长度，增强其输运特性，用以缩短对气体的响应-恢复时间，提高对不通气体的吸附选择性。本项目旨在揭示不同形貌、结构LaFeO3气敏材料的生长机理、纳米结构与气敏性能之间的内在联系，提供新型高性能气敏材料的实验数据和理论支持，为实现高效传感器的创制，解决我国的环境问题做出贡献。

气体传感器可用于监测有毒有害气体，在现代工业及日常生活中得到广泛应用。金属氧化物半导体气敏材料由于其低耗、响应快、寿命长等优点，日益引起人们的重视，得到广泛的应用。目前，金属氧化物半导体气敏材料主要以n型半导体为主，如氧化锡和氧化锌等，而对p型金属氧化物半导体气敏材料的研究则相对较少。铁酸镧（LaFeO3）是一种典型的钙钛矿结构复合金属氧化物，在催化、固体氧化物电池电极及巨磁电阻等领域得到广泛应用。此外，LaFeO3是一种以空穴为多数载流子的金属氧化物半导体材料, 其气敏性能不仅可以通过改变A、B位的元素来控制，还可以通过的对A、B位元素的掺杂来控制，使其在气敏材料研究领域中占有重要地位并具有良好的发展前景。但是，对铁酸镧纳米气敏材料的研究主要集中在纳米颗粒和薄膜领域，由于其低比表面积，限制了在气体传感器方面的应用。因此，可控合成一系列多孔或空心结构的高纯及高比表面积的铁酸镧纳米材料，以提高其气敏性能，将是一份十分必要的研究工作。.本项目基于申请者对钙钛矿型气敏材料研究的工作基础，以LaFeO3基材料为研究对象，可控合成了一系列不同形貌与结构的铁酸镧纳米材料，如以溶胶-凝胶法制备LaFeO3纳米粉体，水热法制备LaFeO3三维块体和多孔微球，以SBA-15为模板制备具有介孔结构的LaFeO3，以碳微球为模板制备LaFeO3空心球，利用胶晶模板制备三维有序大孔结构的LaFeO3材料，以生物模板制备具有多孔结构的LaFeO3材料，利用XRD、FESEM、TEM和氮气吸脱附测试等对其结构进行了表征，对其生长机理进行了探讨，并对其气敏性能进行测试与分析。在本项目的的资助下所取得主要成果如下：发表SCI收录论文14篇，其中第一作者或通讯作者10篇（影响因子3.0以上的4篇，影响因子2.0以上9篇）；授权发明专利4项，申请发明专利6项。